Датчики ускорения MEMS: термоуход, и возможность его компенсации Опции

[Ruslan1]

Смотрю на датчики, скажем от ST, и грустно мне от их термоухода. Разрешение у датчика хорошее, шума мало, но вот термоуход все перечеркивает.
Попробовал экспериментально определить, можно ли его в общем случае скомпенсировать/поправку ввести, но оказалось, что он не только зависит от положения датчика относительно вектора g, но и может иметь разный знак для разных экземпляров. Однако!
Интересно, ни у кого нет опыта борьбы за исключение влияния температуры на измерения?
Пока что только приходит в голову сигнализировать о необходимости проведения перекалибровки при отличии текущей температуры от температуры, при которой происходила калибровка.
Прибор батарейный, термостат ставить не могу. Разве что придумать термос какой-нибудь, куда датчик сувать, чтобы уменьшить болтанку?

[Alex255]

Смотрю на датчики, скажем от ST, и грустно мне от их термоухода. Разрешение у датчика хорошее, шума мало, но вот термоуход все перечеркивает.
Попробовал экспериментально определить, можно ли его в общем случае скомпенсировать/поправку ввести, но оказалось, что он не только зависит от положения датчика относительно вектора g, но и может иметь разный знак для разных экземпляров. Однако!
Интересно, ни у кого нет опыта борьбы за исключение влияния температуры на измерения?
Пока что только приходит в голову сигнализировать о необходимости проведения перекалибровки при отличии текущей температуры от температуры, при которой происходила калибровка.
Прибор батарейный, термостат ставить не могу. Разве что придумать термос какой-нибудь, куда датчик сувать, чтобы уменьшить болтанку?

Увы, термоуход для МЕМС это неизбежность... Есть датчики со встроенной калибровкой, где возбуждение практически не зависит от температуры, а реакция зависит также, как сигнал от ускорения - можно калиброваться в динамике... Есть еще датчики (кажется у Аналога) со встроенными датчиками температуры - тоже может помочь

[Asty]

Посмотри ADXL203 от AnalogDevices -гораздо лучший датчик,от температуры уход очень небольшой.
Есть ещё MMA7260 от Freescale Semiconductor-3-х осёвый с термокомпенсацией,но по шумам похуже.

[Stanislav]

Посмотри ADXL203 от AnalogDevices -гораздо лучший датчик,от температуры уход очень небольшой.
Есть ещё MMA7260 от Freescale Semiconductor-3-х осёвый с термокомпенсацией,но по шумам похуже.

Да что Вы говорите?

Это у ADXL203-то небольшой? Почитайте внимательно даташит на него и убедитесь в обратном - он практически такой же, как и у LIS-а. Кроме того, у ADXL по сравнению с LIS гораздо бОльший эффект памяти (гистерезис) при температурном испытании.

О какой термокомпенсации MMA7620 может идти речь, если по даташиту их термуход на порядок превышает упомянутые выше приборы?

Если уж нужен термостабильный MEMS акселерометр (инклинометр), смотрите у Silicon Designs или VTI.

[Serj78]

Мы используем ADXL210, ( из-за высокого уровня возможных вибраций- 4-6g) Tдинственное, что пришло в голову - это просто калибровать каждое устройство. К счастью, уходит только 0 (в наших требованиях разрешающей способности 10mg) поэтому каждое устройство приходится прогонять по температуре. температуру меряе встронными в гироскопы датчиками (вся ИНС очень компактна, поэтому разброс температур между датчиками невелик.

[Ruslan1]

Увы, термоуход для МЕМС это неизбежность... Есть датчики со встроенной калибровкой, где возбуждение практически не зависит от температуры, а реакция зависит также, как сигнал от ускорения - можно калиброваться в динамике... Есть еще датчики (кажется у Аналога) со встроенными датчиками температуры - тоже может помочь

Если известна зависимость от температуры (функция/таблица...), то вопросов нет. Откалибровались, дальше вносим поправки по изменению температуры.
НО! У меня получилось, что эта функция (я смотрел только уход нуля, этого хватило) зависит от экземпляра датчика и от расположения датчика в пространстве. В-общем, как-то все мрачно.
С другой стороны, нашел неплохие статьи на эту тему: http://www.khalus.com.ua/kh/show/components/memsic/index . Там даются формулы и зависимости. То есть не все так плохо. Но почему моя практика так отличается от их теории- не понимаю, ведь технология-то та же самая.
Пока что заложил в прибор измерение температуры, а далее посмотрим.

[Ruslan1]

Посмотри ADXL203 от AnalogDevices -гораздо лучший датчик,от температуры уход очень небольшой.
Есть ещё MMA7260 от Freescale Semiconductor-3-х осёвый с термокомпенсацией,но по шумам похуже.

7260- это позавчерашний день. В смысле, я его год назад щупал. Шумов значительно больше, поэтому не подошел. Надеялся, что шумы будут ниже, чем написанные в даташите- но не соврали иностранцы, было ровно столько.
И где у него вы термокомпенсацию нашли? 2mg/C, супротив лисовского 0.5mg/C.

ADXL (мне вообще-то трехосный надо, это другой, ADXL330) на уровне просмотра даташита отпал (что-то в нем меня не устраивало, уже не помню.)

LIS гораздо лучше. И по даташиту, и в реале. Но все равно недостаточно хорош....

[Ruslan1]

Если уж нужен термостабильный MEMS акселерометр (инклинометр), смотрите у Silicon Designs или VTI.

Спасибо, посмотрю еще раз ссылки. Этот 2210 СиликонДезайновский кажется так вообще живьем есть, может и хороший но дорогой и одноосный. Однако да, все меняется, может быть за год что-то новое накапало или старое подешевело.
Кстати, у него (2210-002) тоже термоуход получается 0.6 mg/C. То есть чуда нет.

Мы используем ADXL210, ( из-за высокого уровня возможных вибраций- 4-6g) Tдинственное, что пришло в голову - это просто калибровать каждое устройство. К счастью, уходит только 0 (в наших требованиях разрешающей способности 10mg) поэтому каждое устройство приходится прогонять по температуре. температуру меряе встронными в гироскопы датчиками (вся ИНС очень компактна, поэтому разброс температур между датчиками невелик.

Ясно. Интересно, зависимость какую форму имеет? Вы не могли бы привести какие-нибудь цифры?

[brag]

Взял MMA7260, запаял.,но он чет нифига не выдает..где-то 50мв на выходах..на sleep тоже не реагирует..что может быть? паял феном 250градусов. руками не брался,статикой врядли коцнул..это дохлоя микруха или все-же где-то ошибка?

[Paragon]

Да что Вы говорите?

Это у ADXL203-то небольшой? Почитайте внимательно даташит на него и убедитесь в обратном - он практически такой же, как и у LIS-а. Кроме того, у ADXL по сравнению с LIS гораздо бОльший эффект памяти (гистерезис) при температурном испытании.

Заинтересовался вопросом, сравнил информацию о температурной погрешности в даташитах на ADXL203 и LIS2L06AL.

Смотрим LIS. Изменение чувствительности 0,01% на градус Цельсия. При рабочем температурном диапазоне от -40 до +85 град. (итого 125 град.) получаем 1,25%.
Температурный уход нуля 0,2 mg/град.

Теперь смотрим ADXL. Изменение чувствительности 0,3% в диапазоне температур от -40 до +125 град. То есть вчетверо меньше, чем у LIS, несмотря на гораздо более широкий диапазон температур (на 40 градусов шире!)
Температурный уход нуля 0,1 mg/град, то есть вдвое лучше, чем у LIS.

Для обоих акселерометров рассматриваются типовые значения погрешностей (для LIS максимальные значения вообще не регламентируются).

Внимание, вопрос: в каком месте температурные характеристики LIS лучше, чем ADXL???

[Stanislav]

Заинтересовался вопросом, сравнил информацию о температурной погрешности в даташитах на ADXL203 и LIS2L06AL.

Смотрим LIS. Изменение чувствительности 0,01% на градус Цельсия. При рабочем температурном диапазоне от -40 до +85 град. (итого 125 град.) получаем 1,25%.
Температурный уход нуля 0,2 mg/град.

Теперь смотрим ADXL. Изменение чувствительности 0,3% в диапазоне температур от -40 до +125 град. То есть вчетверо меньше, чем у LIS, несмотря на гораздо более широкий диапазон температур (на 40 градусов шире!)
Температурный уход нуля 0,1 mg/град, то есть вдвое лучше, чем у LIS.

Для обоих акселерометров рассматриваются типовые значения погрешностей (для LIS максимальные значения вообще не регламентируются).

Внимание, вопрос: в каком месте температурные характеристики LIS лучше, чем ADXL???

А я и не говорил, что они лучше, те что в даташитах, ессно.
Только нужно смотреть не на типовые характеристики в таблицах, а на графики, в конце даташитов. Из них следует, что температурные уходы LIS и ADXL примерно одинаковы, что и подтверждается их сравнительным испытанием.
Более того, практически все выпускаемые ныне недифференциальные нетермокомпенсированные MEMS акселерометры имеют термоуходы нулей и к-тов преобразования одного порядка...
А вот эффект "памяти", в т.ч., и температурной, у LIS-ов меньше. И шумы меньше гораздо.
Другое дело, что качество документации на них не очень хорошее - ну, этим многие производители страдают...
С термоуходом нуля и к-та преобразования бороться ещё можно - откалибровать на температуре, например. А вот с шумами и "памятью" - нельзя.

[Paragon]

А я и не говорил, что они лучше, те что в даташитах, ессно.
Только нужно смотреть не на типовые характеристики в таблицах, а на графики, в конце даташитов. Из них следует, что температурные уходы LIS и ADXL примерно одинаковы, что и подтверждается их сравнительным испытанием.

Так и не нашёл принципиальных различий между данными на графиках и в таблицах (кроме некоторой нестыковки в характеристиках LIS). Насчёт сравнительных испытаний ничего сказать не могу - с LIS не работал.

А вот эффект "памяти", в т.ч., и температурной, у LIS-ов меньше. И шумы меньше гораздо.
Другое дело, что качество документации на них не очень хорошее - ну, этим многие производители страдают...
С термоуходом нуля и к-та преобразования бороться ещё можно - откалибровать на температуре, например. А вот с шумами и "памятью" - нельзя.

Вы имеете в виду сравнение LIS именно с ADXL103/203? Помнится, переход с ADXL102/202 на 103/203 снял множество вопросов по шумам и температурным уходам. У LIS эти характеристики ещё лучше, Вы проверяли?

[Stanislav]

Так и не нашёл принципиальных различий между данными на графиках и в таблицах (кроме некоторой нестыковки в характеристиках LIS). Насчёт сравнительных испытаний ничего сказать не могу - с LIS не работал.

Вы имеете в виду сравнение LIS именно с ADXL103/203? Помнится, переход с ADXL102/202 на 103/203 снял множество вопросов по шумам и температурным уходам. У LIS эти характеристики ещё лучше, Вы проверяли?

Честно говоря, я сравнивал в первую очередь уход "нулей". У LIS и ADXRS эти параметры примерно одинаковы.
Температурный уход чувствительности у ADXL, видимо, действительно несколько (не принципиально) меньше, но обычно это не так уж и важно. Во всяком случае, меня ранее сильно не волновало - для более-менее точных измерений всё равно калибровать приходилось.
Гистерезис (эффект "памяти") же AD-шных изделий больше (по крайней мере, по моим измерениям). Шумы - сравните с LIS2L02AL, например.
Тестировал, правда, небольшую партию ADXL203: 2-3 экземпляра. По результатам решил использовать LIS-ы.

ЗЫ. Ваш подсчёт несколько неверен. Значения температурных уходов из даташита составляют +/- 0,6% тип., 1,4-1,5% макс.(при центрировании) для LIS и +/- 1,1% макс. для ADXL. Всё это -при изменении температуры на +/-60 град.
Так что говорить о каком-либо принципиальном отличии неправильно.
А на типовые характеристики лучше не закладываться вообще...

ЗЗЫ. Если Вы работаете с MEMS датчиками, предлагаю взаимно поделиться результатами их температурных испытаний, прямо здесь.

[Paragon]

ЗЗЫ. Если Вы работаете с MEMS датчиками, предлагаю взаимно поделиться результатами их температурных испытаний, прямо здесь.

В нашем случае акселерометры используются в качестве инклинометров, то есть измеряют угол наклона относительно гравитации. Без термокомпенсации необходимую метрологию всё равно не получить, поэтому приходится калибровать при 3 температурах. Наблюдается небольшое увеличение погрешности при температуре +60 градусов, хотя от -40 до +50 всё нормально. С этим мы пока не разобрались, возможно, дело не в датчиках, а в стенде калибровки и проверки.
Температурный шум для нас не особо критичен, так как в реальных условиях эксплуатации на датчиках всегда присутствует весьма приличная паразитная вибрация, вклад которой в выходной сигнал на порядок-два больше собственных шумов акселерометра. Выроятно, поэтому и заметного гистерезиса не проявлялось.
Сейчас как раз начинаем новый проектик на акселерометрах, возможно, закажем несколь LIS и сравним с ADXL в одинаковых условиях.